磁流变抛光加工中磁场发生装置的设计与实验

目的 研究磁流变抛光加工中磁场发生装置设计对抛光效果的影响。方法 设计三种基于电磁铁的磁场发生装置，分别为圆形阵列、扇形和环形磁场，进行三维静磁场有限元仿真，对比分析不同磁场发生装置的磁场强度、方向云图及5 mm高处磁场强度曲线。为保证加工过程中磁场和磁流变液的稳定性，针对三种磁场结构设计不同的冷却方式。制造环形磁场发生装置，将其集成到自制磁流变抛光平台，使用表面经过阳极氧化的铝合金样件进行抛光实验。结果 圆形阵列磁场极头间隙处形成高磁场区，随着高度的升高，磁场强度迅速下降。在离极头5 mm高处，磁场强度从300 mT下降到约145 mT，抛光区域磁场强度较小。扇形磁场5 mm高处，磁场强度呈抛物线分布，最大可达330 mT，磁场方向单一，有效抛光区域占比较小。环形磁场5 mm高处，磁场强度最大可达240 mT，工件运动整个过程都处于高磁场区域，抛光效率高。 结论 环形磁场发生装置磁场强度和磁场方向都满足抛光要求，有效抛光区域较大，抛光后表面质量明显改善，抛光效果较好。     

基于ACFM技术的焊缝跟踪传感器设计与实现

根据交变磁场测量法（ACFM）的基本原理，设计了一种由激励线圈和感应线圈组成的交变磁场传感器，可对空间“点”磁场进行测量。通过大量实验，研究了传感器位置和不同焊缝宽度对传感信号的影响规律。根据传感信号的变化规律，提出了相应的信号处理的方法，为ACFM方法用于焊缝跟踪奠定了良好的基础。     

强脉冲磁场对Al-Cu共晶合金定向凝固组织的影响

用自行研制的脉冲磁场发生装置，研究了在强脉冲磁场作用下Al-Cu共晶合金的定向凝固组织，分析了脉冲磁场强度对合金定向凝固组织的影响。结果表明：脉冲磁场对Al-Cu合金凝固组织有着显著的细化作用：脉冲磁场强度对细化效果起着关键性的作用；同时指出了实验中的新现象和新问题。     

交变磁场测量的缺陷识别模型

交变磁场测量方法由于其无需标定、对表面要求不高、具有完善的数学模型和可实现缺陷定量分析等特点，正越来越受到无损检测界人士的关注。通过对其原理的分析介绍，在利用基于正交型锁相放大器(LIA)的三维磁场微弱信号测量系统对缺陷磁场进行数据采集的基础上，提出了基于缺陷环幅值斜率比值的两种缺陷识别模型，并对其判断规则和结果进行了分析。     

用集成霍尔元件定量检测缺陷漏磁场的特点

基于裂纹漏磁场实验结果,分析磁化磁场强度、裂纹深度、裂纹宽度和裂纹埋藏深度对裂纹漏磁场的影响.阐述集成霍尔元件对局部漏磁场的检测特点及三维漏磁场信号的准确获取方法.集成霍尔元件和现代信息处理技术的结合可实现铁磁性材料的表面和近表面裂纹的自动定量检测.     

金属材料直流磁场干摩擦的研究进展

磁场干摩擦主要是研究磁场强度参量对材料干摩擦磨损性能的影响机理和规律。系统综述了金属材料直流磁场干摩擦的研究过程、研究方法和相应研究成果。阐述了不同磁属性(抗磁性、顺磁性和铁磁性)材料的磁场干摩擦特性及其机理,得出材料磁导率与其磁场干摩擦学特性有一定对应关系,材料磁导率越大,磨损率和摩擦系数的减小趋势越明显,并指出了试验研究中遇到的问题,如应关注摩擦副材料选配、磁场施加装置、摩擦接触方式及装卡装置等。为了避开材料化学成分不同造成的干扰,设计了三种制备方案,发现通过热处理工艺改变微观组织相含量或添加铁、钴、镍等铁磁性元素进行化学成分设计等常规的材料制备方法,难以达到目的。最终利用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti较大的冷加工硬化特性,采用常温下锻造工艺制备了不同磁导率的几种相同成分材料,使磁导率成为关键变量。研究了磁场强度、材料磁导率与其磁场干摩擦特性的交互影响情况和规律,并展望了未来需要开展的研究方向。     

磁场作用下电沉积镍层织构及表面形貌分析

分别在垂直和平行磁场环境下电沉积镍,利用XRD和SEM研究了电流密度、磁场强度、磁场方向、超声强度对镍晶镀层织构,以及磁场强度对镀层表面形貌的影响作用,并对其影响机理进行了分析。结果表明:增大电流密度对(200)晶面取向具有促进作用,随着电流密度的增大,晶面织构由以(111)为主变为以(200)为主;磁场强度增加会促使镀层织构(111)晶面取向增强,平行磁场相较于垂直磁场更有利于晶粒生长;超声作用会使晶粒由择优取向变为随机取向;此外,施加磁场作用后,晶粒尺寸随磁感应强度增加而减小,表面更加均匀。     

直流磁场对Fe-Cr-Mo合金阻尼性能的影响

利用倒扭摆内耗仪研究了外加直流磁场对Fe-16Cr-2.5Mo合金阻尼性能的影响，采用水基磁流体观察分析了磁畴结构的变化。实验表明，在直流磁场作用下，Fe-16Cr-2.5Mo合金阻尼性能随磁场强度的增大而增大，在0．08mT磁场强度下，合金的阻尼性能达到最大，之后随磁场强度的增大又降低到最低值。施加外磁场后，磁畴显得宽大和均匀，并且发生了明显壁移。研究表明。直流磁场对磁畴结构的影响是导致合金阻尼变化的重要原因。     

基于ACFM技术的焊缝跟踪传感器空间磁场建模

针对窄间隙I形坡口对接焊缝因其结构特殊性而缺乏直接有效的跟踪方法这一难题,设计了一种基于交流电磁场检测（ACFM）技术的新型焊缝跟踪传感器．建立了传感器焊缝表面感应电流的三维空间简化磁场模型,推导出了空间磁场磁感应强度计算解析式,利用MATLAB软件分析了三维方向的磁感应强度分布规律,重点分析工件焊缝引起的磁场畸变信号与焊缝位置之间的内在联系,采用近似二次多项式曲线拟合表征垂直焊缝方向磁感应强度Bz与焊缝左右偏离距离两者的数学关系,提出了一种新的焊缝偏差检测方法,为I形对接坡口焊缝自动跟踪系统的设计提供理论依据．     

基于线圈优化设计的黄铜管内表面电磁抛光试验

目的 设计一种低频交变磁场发生装置,高效率地去除H62黄铜管内的表面缺陷,提高其表面质量,延长其使用寿命。方法 采用闭合铁芯的方式设计一种低频磁场发生装置,利用EDEM软件对磁场中的磁性磨粒进行运动仿真分析;对电磁线圈的缠绕方式、通电方式进行设计,并利用Ansys软件对不同的线圈缠绕方式和通电方式所产生的磁场进行模拟分析。数控车床夹持管件旋转,并与磁场发生装置相配合,使管件中的磁性磨粒在磁场中磁化,并紧贴管件内表面进行研磨抛光。使用触针式表面粗糙度测量仪和超景深 3D电子显微镜,对研磨前后的样品进行检测分析。结果 基于三端缠绕方式,采用2种不同的通电方式对管件进行研磨加工,采用相对型通电方式研磨6 min后,H62黄铜管内的表面粗糙度由原始的0.618 μm降至0.373 μm。采用相邻型通电方式研磨6 min后,H62黄铜管内的表面粗糙度由原始的0.667 μm降至0.081 μm。结论 利用低频交变磁场能够实现研磨工具(磁性磨粒)的循环更新,提高磁性磨粒的利用率。在采用三端缠绕方式通电时所产生的磁场强度更大,更适合于磁粒研磨加工。采用相邻型通电方式(N?N?S?S磁极排布)加工时,研磨压力更大,大幅缩短了加工时间,去除了管件内壁的原始缺陷。     

Morphology and distribution of Al3Fe phase in hypereutectic Al-Fe alloy solidified under magnetic field

In this study,the (low) DC and AC magnetic fields and the high magnetic field were applied separately during the solidification process of Al-2.89％Fe alloy.The influences of these magnetic fields on the morphology and distribution of Al3Fe phase in Al-2.89％Fe alloy were investigated.The microstructure and macrostructure of the samples were observed using an optical microscope.The results show that the majority of the primary Al3Fe phase particles in the hypereutectic Al-2.89％Fe alloy is gathered at the bottom of the sample under DC and AC magnetic fields or without magnetic field.The primary Al3Fe phase becomes coarse when the alloy solidifies under DC magnetic field,while it are refined and accumulated towards the center of the sample under the AC magnetic field.When the high magnetic field of 12 T is applied,the primary Al3Fe phase distributes throughout the sample homogeneously because the magnetic force acting on the primary Al3Fe phase balances with the gravity force; and the long axis of the Al3Fe phase aligns perpendicularly to the magnetic field direction.Also,the mechanism of the effect of magnetic fields is discussed.     

磁场淬火槽的设计和应用

试验用磁场淬火槽,其磁场强度值为236 363.6 A/m,已成功地用于磁场淬火工艺试验。在此基础上研发的ΦG300/1000型工业用磁场淬火装置6,年左右的使用表明,经该设备淬火的冷冲模具的使用寿命比经普通淬火的冷冲模具平均提高了0.5～2倍。     

Numerical simulation of solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with stirring magnetic field

In order to study the effect of the stirring flow on the grain diameter and solute concentration of hollow billet, the couple model of the two-phase solidification and electromagnetic field was built to simulate the solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with the traveling magnetic field and rotating magnetic field. The effects of different kinds of flows on the temperature field, concentration field and grain diameter of molten metal during solidification were analysed. The results show that, there are different flow patterns in the molten metal induced by the traveling magnetic field and rotating magnetic field. Both flows can refine the grains in the hollow billet because of change of the temperature gradient and cooling rate of molten metal. The bigger the stirring velocity is, the smaller the grain diameter. Both flows can result in the macro-segregation in the hollow billet because of the non-homogeneous flows. The bigger the stirring velocity, the more serious the macro-segregation of the hollow billet. So, the stirring intensity should be controlled to acquire the high quality hollow billet.     

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 文章根据垂直方向磁场对光泵磁共振信号的影响，来测定地球磁场的垂直分量的大小。     

外加磁场对焊接过程的影响

论述了外加磁场对焊接电弧形态、焊接熔池形状、焊缝显微镜组织、焊接缺陷、接头力学性能及残余应力的影响，并讨论了电磁作用下焊接技术的发展方向。     

磁屏蔽对内圆磁力研磨加工影响的研究

在分析内圆磁力研磨加工原理的基础上，通过建立适量的假设条件，简化了磁力研磨加工区域中的磁场，利用拉普拉斯方程及必要的边界条件推导出在磁场中圆柱腔内、外磁感应强度的近似关系，并对不同壁厚的45钢圆柱管进行对比试验，结果表明内圆磁力研磨加工只适合加工薄壁磁性材料圆管工件。     

展示磁场空间分布的磁性液体系列装置研制

根据磁性液体在外加磁场条件下特殊的形状变化,利用自制的磁性液体制作了系列展示磁场空间分布的装置。该系列装置可以生动地三维展示磁场的空间分布,激发学生学习相关科学文化知识的热情。     

磁场对铜在含三价铁离子硫酸溶液中的腐蚀行为的影响

采用电化学测量方法研究了磁场对铜在含三价铁离子硫酸溶液中自腐蚀以及阴极极化行为的作用,磁场不影响该体系的自腐蚀状态。磁场加速铜电极上三价铁离子的阴极扩散过程,随磁场强度增大,阴极极限扩散电流密度增大;磁场强度恒定时,磁场对三价铁离子阴极扩散的作用系数随三价铁离子浓度增加而增大;引起极限扩散电流密度明显增加的临界磁场强度随三价铁离子浓度增加而减小。由于铜与铁在含有三价铁离子的水溶液中的热力学稳定性不同,不同的自腐蚀电位下阴极反应的控制步骤类型不同而导致磁场作用不同。     

新型铁基纳米晶合金软磁性能的研究

本文研究了(FeCo)73．5Cu1Nb3(SiB)22．5铁基纳米晶合金在不同退火条件下的磁性能。与典型成分的Finemet合金相比，该合金铁损和矫顽力很低，有优良的综合软磁性能且磁场退火效果很好，这种更好的磁场退火效果来源于该合金有大的磁感生各向异性常数Ku。     

Magnetic leakage field due to sub-surface defects in ferromagnetic specimens

This paper describes analytical expressions for the magnetic leakage field of two types of internal defects: two dimensional rectangular and elliptical defects as functions of the applied magnetic field strength, the defect size and the distance below the surface. In this study, the magnetic image effects from the spatial boundary and the defect boundary are taken into consideration. That is, the leakage field of rectangular-like defects or elliptically shaped defects ‘below the surface’ are derived by using the modified dipole model and image theory. The profiles and strengths of leakage fields calculated from the proposed analytical forms are presented under various conditions and compared with experimentally measured ones.